Какая молекулярная формула исходного амина, если предельный амин (гомолог метиламина) вступил в реакцию

Laki

63

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать закон сохранения массы и информацию о молярных массах соединений.

Первым шагом является определение количества вещества, используя массу и молярную массу хлороводорода. Молярная масса HCl равна 36.5 г/моль, так как масса хлороводорода составляет 36.5 г.

\[\text{Моля хлороводорода} = \frac{\text{масса хлороводорода}}{\text{молярная масса хлороводорода}}\]
\[\text{Моля хлороводорода} = \frac{146 \, \text{г}}{36.5 \, \text{г/моль}}\]

Расчет даёт нам количество вещества хлороводорода, равное 4 молям.

Вторым шагом является определение количества вещества амина, используя информацию о реакции соединений. По условию задачи, масса соли (которая образовалась в результате реакции между амином и хлороводородом) равна 494 г. Так как нами был получен предельный амин (гомолог метиламина), то после реакции у нас получилось 4 моля гомолога метиламина.

\[\text{Количество вещества гомолога метиламина} = 4 \, \text{моля}\]

Третий шаг состоит в определении молекулярной формулы исходного амина. Масса исходного амина и его молярная масса позволят нам это сделать. Поскольку формула гомолога метиламина CH3NH2, то он состоит из 2 атомов водорода (2H), 1 атома азота (N) и 1 атома углерода (C).

Определим массу исходного амина:

\[\text{Масса исходного амина} = \text{моля исходного амина} \times \text{масса молекулы гомолога метиламина}\]

Масса молекулы гомолога метиламина равна:

\[\text{Масса молекулы гомолога метиламина} = 1 \times \text{масса атома углерода} + 4 \times \text{масса атома водорода} + 1 \times \text{масса атома азота}\]

Молярная масса углерода, водорода и азота равна соответственно 12 г/моль, 1 г/моль и 14 г/моль.

Расчеты дают нам:

\[\text{Масса исходного амина} = 4 \times (12 \, \text{г/моль} + 4 \, \text{г/моль} + 14 \, \text{г/моль})\]

\[\text{Масса исходного амина} = 4 \times 30 \, \text{г/моль}\]

\[\text{Масса исходного амина} = 120 \, \text{г}\]

Исходный амин имеет массу 120 г.

Четвертым шагом мы можем определить молекулярную формулу исходного амина, зная его массу исходного амина и молекулярную массу гомолога метиламина. Поскольку мы ранее определили, что у нас есть 4 моля гомолога метиламина, мы знаем, что у исходного амина также будет 4 моля:

\[\text{Моля исходного амина} = 4 \, \text{моля}\]

Чтобы определить молекулярную формулу, нам нужно поделить массу исходного амина на количество молей:

\[\text{Молекулярная масса исходного амина} = \frac{\text{Масса исходного амина}}{\text{Моля исходного амина}}\]

\[\text{Молекулярная масса исходного амина} = \frac{120 \, \text{г}}{4 \, \text{моля}}\]

\[\text{Молекулярная масса исходного амина} = 30 \, \text{г/моль}\]

Зная, что этот результат равен молекулярной массе гомолога метиламина, мы можем заключить, что молекулярная формула исходного амина также CH3NH2.

Теперь давайте представим структурные формулы двух изомеров с разветвленным углеродным скелетом. Оба изомера будут иметь общую молекулярную формулу CH3NH2, потому что амины с разветвленной цепью не образуют изомеров по углеродному скелету. Однако, для ясности, представим два возможных варианта:

1) Изомер амина с разветвлением в уклоне:

\[\chemfig{H_3C-NH-CH_3}\]

2) Изомер амина с прямым разветвлением:

\[\chemfig{H_3C-CH_2-NH_2}\]

Надеюсь, этот подробный ответ помог вам понять и решить задачу! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать!